FPGA实现的VHDL串口程序及数据传输

资源摘要信息:"基于FPGA的串口程序，采用VHDL语言编写，实现数据通过串口助手的发送与接收功能。" 知识点详细说明: 1. FPGA（现场可编程门阵列）: FPGA是一种可以通过编程来配置的集成电路，它包含了大量的可编程逻辑单元、存储单元和互连资源。FPGA允许设计者通过硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog，来实现自定义的数字电路设计。这种可编程性使FPGA非常适合于原型开发、 ASIC（应用特定集成电路）的预生产验证，以及需要定制硬件加速的应用。 2. VHDL语言: VHDL（VHSIC Hardware Description Language）是一种硬件描述语言，用于电子系统设计自动化（EDA）中的数字电路描述。它允许设计师以文本形式描述电路的功能和结构，使得设计可以被模拟和综合，最后转换成实际的硬件配置。VHDL在数字系统设计中非常流行，尤其在航空航天和通信领域。 3. 串口通信: 串口通信（串行通信）是一种数据传输的方式，其中数据以位为单位逐个顺序传输，与并行通信相比，它只需要较少的信号线。传统的串口通信使用RS-232标准，广泛应用于计算机与其他设备（如打印机、调制解调器等）的连接。串口通信简单、稳定，但速度相对较低。 4. 串口程序设计: 串口程序设计涉及到配置串口的各种参数，如波特率、数据位、停止位和校验位等，以确保数据能够在串口两端正确地发送和接收。在FPGA中实现串口通信，通常需要设计一个UART（通用异步收发传输器）模块，该模块可以处理串口通信中的起始位、数据位、校验位和停止位等。 5. 数据发送与接收: 在FPGA中设计的串口程序需要能够发送数据和接收数据。发送数据时，需要将数据加载到UART模块的发送缓冲区中，然后UART模块将数据转换成串行信号发送出去。接收数据时，UART模块将接收到的串行信号转换回并行数据，并将其存储在接收缓冲区中，供FPGA内部的其他逻辑处理。 6. FPGA与VHDL结合实现串口通信: 在本例中，使用VHDL语言编写的FPGA程序是专门针对串口通信的。这意味着设计者必须熟悉VHDL语言，了解如何使用VHDL在FPGA上实现复杂的逻辑功能，特别是UART模块的设计与实现。此外，设计者还需要掌握如何使用串口助手等调试工具来测试和验证FPGA板卡上的串口通信。 7. UART模块设计要点: UART模块的设计是整个串口程序的关键部分。设计要点包括但不限于：正确生成和检测起始位，精确控制数据位的发送和接收，实现有效和奇偶校验位的计算和验证，以及正确处理停止位以确保数据传输的完整性。UART模块还需要能够处理不同波特率下的数据传输，同时要能够与FPGA内部的其他逻辑部分协同工作。 总结以上内容，这个文件描述了一个使用VHDL语言编写的FPGA串口通信程序，该程序能够通过串口助手实现数据的发送与接收。了解这些知识可以帮助工程师设计和实现复杂的FPGA硬件，尤其是在需要进行串行数据通信的应用场景中。